## ALCHEMY : JOURNAL OF CHEMISTRY

## Artikel Penelitian
PENENTUAN KOMPOSISI UNSUR PASIR PUYA MELALUI REAKSI FUSI ALKALI DENGAN NATRIUM HIDROKSIDA
Titin A. Zaharah, Agustina D. Lestari, Albert Sembiring, Imelda H. Silalahi*
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Tanjungpura, Pontianak, Indonesia 78124
INFO ARTIKEL

## ABSTRAK
Riwayat Artikel Diterima 23 Juli 2023
Direvisi 09 September 2023 Tersedia online 07 Maret 2023 * Email korespodensi: imelda.h.silalahi@chemistry.untan.ac.id DOI: 10.18860/al.v12i1.23017 Puya sand is a well-known name by people in West Borneo, for residual sand from gold mining conducted by local people, contains a mixture of minerals consisting of elements, such as zirconium, silicon, iron, titanium and rare earth metals. In order to recover and separate the minerals, an initial chemical process, i.e., alkali fusion reaction with sodium hydroxide has been conducted.  Puya sand that has been pretreated, called magnetic sand (pasir tertarik magnet, PTM) was reacted with NaOH in various masses of PTM:NaOH 1:0.5, 1:1 and 1:2 as well as various temperature of 550°C, 600°C , 700°C and 800°C for each concentration variant. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the main mineral found in PTM is zirconium silicate, ZrSiO 4 which is crystalline, however it became an amorphous material after it was reacted with NaOH at 550°C. In a mass ration of PTM:NaOH of  1:2  at  550°C,  the  reaction  product  calcinated  at  800°C  appeared  to  form hematite, zirconia and silica as shown by the XRD analysis. The analysis of X-ray fluorescence  (XRF)  demonstrated  a  different  elemental  composition  under different reaction conditions. Zirconium silicate likely was decomposed to zirconate and silicate assigned by a high Zr/Si ratio, seen more obvious at the temperature of  700°C,  in  which  the  highest  Zr/Si  ratio  was  found  at  the  mass  ratio  of PTM:NaOH,  1:2.  The  fusion  reaction  between  PTM  and  NaOH  at  600°C  and PTM:NaOH ratio of 1:2 resulted in a material with the highest concentration of iron relative to other elements. The reaction performed at 700°C and mass ratio of PTM:NaOH  of  1:0.5  gave  a  product  with  the  highest  concentration  of  titanium elements or oxide. Dependent on the mineral target decomposed, the condition of the alkali fusion reaction is an important aspect to consider.
Keywords: alkali fusion; zirconium silicate; ilmenite; puya sand
Pasir puya adalah nama yang dikenal oleh masyarakat Kalimantan Barat untuk pasir  sisa  penambangan  emas  yang  dilakukan  oleh  masyarakat  lokal, mengandung campuran mineral yang terdiri dari unsur-unsur zirkonium, silikon, besi, titanium dan tanah jarang.  Untuk mendapatkan kembali dan memisahkan mineral,  proses  awal  yaitu  reaksi  fusi  alkali  antara  pasir  puya  dengan  natrium hidroksida telah dilakukan.   Pasir puya yang telah mengalami perlakukan awal yang disebut pasir tertarik magnet (PTM) direaksikan dengan NaOH dalam variasi massa PTM: NaOH (g/g) 1:0,5; 1:1 dan 1:2 serta variasi suhu pada 550°C, 600°C ,  700°C  dan  800°C  pada  setiap  variasi  rasio  massa.  Analisis  X-ray  diffraction (XRD) menunjukkan bahwa mineral utama dalam PTM adalah zirkonium silikat, (ZrSiO 4 )  yang  bersifat  kristalin,  namun  mulai  menjadi  material  amorf  setelah bereaksi  dengan  NaOH  pada  550°C.  Dalam  reaksi  dengan  rasio  massa  PTM: NaOH  1:2  pada  suhu  550°C,  produk  yang  telah  dikalsinasi  pada  suhu  800°C menunjukkan  indikasi  terbentuknya  hematit,  zirkonia  dan  silika  berdasarkan analisis XRD. Analisis X-ray fluorescence (XRF) menunjukkan komposisi unsur yang berbeda pada kondisi reaksi yang berbeda. Zirkonium silikat kemungkinan terurai menjadi mineral zirknoat dan silikat, ditandai dari rasio Zr/Si yang tinggi, terlihat  paling  nyata  pada  suhu  reaksi  700°C,  dimana  rasio  Zr/Si  paling  tinggi
diamati pada variasi massa PTM:NaOH, 1:2. Reaksi fusi antara pasir puya dengan NaOH  pada  suhu  600°C  dengan  variasi  massa  PTM:NaOH,  1:2  menghasilkan material dengan kadar unsur besi paling tinggi relatif terhadap unsur-unsur lain. Dalam reaksi fusi antara PTM dan NaOH dengan rasio massa 1:0.5 pada suhu 700°C menghasilkan material dengan konsentrasi paling tinggi adalah unsur atau oksida titanium. Bergantung pada target mineral yang akan didekomposisi, kondisi reaksi fusi alkali menjadi penting untuk menghasilkan produk yang diinginkan.
Kata kunci: fusi alkali, zirkonium silikat, ilmenit, pasir puya

## 1. Pendahuluan
Pasir puya adalah sebutan masyarakat lokal Kalimantan Barat untuk pasir sisa penambangan emas lokal. Nama lain yang juga dikenal masyarakat untuk material sisa penambangan tersebut adalah pasir zirkon karena mengandung mineral zirkonium silikat, ZrSiO 4 . Pasir puya ditemukan melimpah dan dibiarkan di lokasi-lokasi penambangan emas yang dikelola secara tradisional oleh masyarakat dan belum dimanfaatkan dengan baik. Pasir puya mengandung beberapa mineral sisa yang dapat dimanfaatkan dengan komposisi sekitar 50% batuan dan 50% air. Mineral yang terkandung diantaranya titanium dioksida, zirkonium, dan masih banyak lagi beberapa mineral lainnya bergantung pada lokasi. Pasir puya yang berasal dari Sintang, Kalimantan Barat dilaporkan mengandung mineral berharga lain seperti titanium yang berada dalam bentuk ilmenit (FeO.TiO 2 ) dan/atau dalam bentuk rutil (TiO 2 ), logam serium (Ce), dan logam tanah jarang lainnya seperti (Y, Tb, Gd, La, Nd, Pr, dan Sm) [1] [2] [3] [4].
Pasir puya yang diketahui mengandung mineral berharga penting untuk ditelusuri dan dioptimalkan lebih lanjut. Salah satu mineral berharga yang dapat diperoleh kembali dalam komposisi lebih tinggi ialah mineral zirkon. Dalam mineral zirkon terdapat zirkonium yang merupakan unsur yang tidak berada dalam bentuk bebas di alam melainkan terdapat dalam bentuk zirkonium silikat (ZrSiO 4 ) dan zirkonium oksida (ZrO 2 ). Zirkonium biasanya terdapat dalam mineral yang disebut baddeleyit (kandungan ZrO 2 67,2%, SiO 2 30,1% dan Hf 2%), dan zirkonium juga terdapat pada senyawa titanat dalam jumlah sedikit [5].
Senyawa  lainnya  yang memiliki  potensi  nilai  ekonomis  tinggi  adalah  titanium yang berada  dalam  mineral  ilmenit (FeO.TiO 2 ), dan dalam bentuk rutil (TiO 2 ). Senyawa TiO 2 sering digunakan untuk produksi pigmen putih, bahan baku cat, plastik, filler pada  produksi  kertas,  serta  berpotensi  besar  untuk  aplikasi  sensor  gas,  pembersihan  lingkungan  dan photovoltaic cells karena memiliki karakteristik yang unik. TiO 2 atau titania dapat diperoleh dari ekstraksi ilmenit (FeTiO 3 ) yang terkandung dalam pasir zirkon [6] [7] [8].
Metode pemisahan yang cukup sering digunakan untuk pemisahan mineral-mineral tersebut  adalah hidrometalurgi dengan menggunakan reaksi fusi alkali ( alkali fusion ) yaitu reaksi basa dengan pemanasan pada suhu yang cukup tinggi. Reaksi ini dapat menguraikan (dekomposisi) mineral menjadi senyawa-senyawa dengan sifat fisik dan kimia yang berbeda. Senyawa hasil reaksi tersebut diharapkan merupakan campuran mineral yang dapat dipisahkan melalui proses pelindian ( leaching ), sehingga dapat dimanfaatkan sebagai sumber mineral tertentu. Metode tersebut telah sering digunakan oleh beberapa  peneliti  karena  pengoperasian  yang  praktis  dengan  hasil  yang  cukup  baik  [9].  Oleh  karena  itu  reaksi  yang digunakan pada penelitian ini adalah reaksi fusi alkali.
Senyawa NaOH dipilih sebagai pereaksi basa dalam proses dekomposisi karena merupakan pereaksi basa yang memiliki titik lebur yang rendah dibandingkan basa alkali lainnya dalam satu golongan seperti LiOH dan KOH sehingga dapat menghemat energi pada saat pemanasan, dan juga merupakan bahan yang  terjangkau dan mudah ditemukan [10]. Suhu dan waktu yang baik merujuk pada  penelitian [11] yaitu menggunakan suhu 550°C dalam waktu 2 jam dimana suhu dan  waktu  tersebut  merupakan  suhu  dan  waktu  yang  optimal  untuk  mendekomposisi  mineral.  Dalam  karya  ilmiah  ini dilaporkan komposisi unsur dari material pasir puya produk reaksi fusi alkali dalam variasi suhu dan rasio massa pasir dengan NaOH. Komposisi unsur dalam material dianalisis menggunakan XRF sedangkan metode XRD digunakan untuk menganalisis jenis mineral dalam pasir maupun produk reaksi.

## 2. Bahan dan Metode
2.1 Bahan Bahan yang digunakan yaitu akuades (H 2 O), natrium hidroksida (NaOH) (Merck), dan pasir puya desa Nanga Jetak Kabupaten Sintang. Pasir ini langsung diambil dari tumpukan sisa penambangan emas lokal di desa Nanga Jetak, Dusun Lengkong,  Kecamatan  Dedai,  Kabupaten  Sintang,  Kalimantan  Barat  (0˚00’19.0’’S111˚38’36.9’’E) .  Peralatan  yang digunakan pada penelitian ini adalah ayakan 200 mesh , alat pemanas, alat pengaduk, mortar, seperangkat alat gelas, tanur, timbangan analitik, perangkat XRF, dan XRD.

## 2.2 Metode

## 2.2.1. Persiapan Sampel
Sampel didulang terlebih dahulu untuk mengurangi pasir silika yang terkandung pada sampel yang berasal dari desa Nanga  Jetak,  Dusun  Lengkong,  Kecamatan  Dedai,  Kabupaten  Sintang,  Kalimantan  Barat  (0˚00’19.0’’S111˚38’36.9’’E), setelah itu sampel dicuci dengan air mengalir sambil diaduk selama 15 menit untuk menghilangkan kotoran, kemudian dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari untuk mengurangi kadar air yang terkandung, kemudian ditumbuk untuk  memperoleh  bentuk  serbuk  dengan  ukuran  kecil  dan  untuk  memperbesar  luas  permukaan.  Serbuk  pasir  puya disaring menggunakan ayakan 200 mesh untuk memperoleh ukuran serbuk yang seragam, kemudian dianalisis secara XRF untuk mengkarakterisasi komposisi senyawa oksida dan unsur-unsur yang terkandung didalamnya. Sampel pasir puya yang telah dikeringkan dilanjutkan pada tahap separasi magnetik. Sampel pasir puya ditarik menggunakan magnet besi, kemudian didapatkan sampel tertarik yaitu sampel magnetik dan sampel tertinggal. Sampel yang tertinggal ditarik kembali menggunakan magnet neodymium, sampel tertarik oleh magnet neodymium (STM) ini merupakan logam-logam lemah dan sampel tertinggal yaitu sampel nonmagnetik (SNM). Sampel tertarik (STM) dihaluskan dan digerus, kemudian diayak dengan ukuran 200 mesh, yang akan digunakan untuk reaksi fusi alkali.

## 2.2.2. Reaksi Fusi Alkali
Sebanyak 10 g pasir puya yang telah dipreparasi, direaksikan dengan alkali yaitu dengan NaOH pada perbandingan massa STM/NaOH sebesar 1:0,5; 1:1; dan 1:2 dalam variasi suhu 550, 600, 700 dan 800°C. Suhu dinaikkan bertahap dengan menahan suhu tetap selama 2 jam pada suhu 200, 400, 550°C (untuk variasi suhu 550°C). Untuk variasi suhu reaksi  600°C,  suhu  dilanjutkan  hingga  600°C,  ditahan  selama  2  jam.  Untuk  variasi  suhu  reaksi  700°C,  pemanasan dilanjutkan pada 600 kemudian 700°C dengan masing-masing penahanan selama 2 jam. Untuk variasi suhu reaksi 800°C, peningkatan suhu dilanjutkan pada 600 dan 800°C dengan menahan selama 2 jam dalam setiap suhu tersebut. Setelah reaksi  diakhiri  dan  didinginkan  hingga  suhu  ruangan,  produk  reaksi  dicuci  dengan  akuades  hingga  air  cucian  netral. Padatan yang telah netral dikeringkan dalam oven selama 2 jam pada suhu 110°C. Seluruh padatan netral dan kering yang diperoleh dari reaksi fusi alkali dalam variasi kondisi reaksi dianalisis unsur menggunakan X-Ray Fluorescence (XRF).

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Preparasi Pasir Puya
Preparasi awal sampel yaitu pemisahan mineral secara fisika melalui pendulangan dan pemisahan secara magnetik bertujuan untuk mengurangi kadar silika dari pasir. Dalam proses pendulangan dengan prinsip flotasi, pasir kuarsa atau silika yang memiliki berat jenis lebih kecil daripada mineral zirkon, ilmenit, hematit dan rutil, mineral-mineral yang potensial berada dalam pasir, akan terpisah. Demikian pula pada pemisahan secara magnetik, mineral pasir kuarsa atau pasir yang tidak mengandung mineral magnetik akan terpisah dari sampel. Dalam Gambar 1 diperlihatkan foto penampakan pasir sebelum dan sesudah preparasi awal.
A B C
Gambar 1. Pasir puya A) sebelum pemisahan magnetik, B) Pasir Tertarik Magnet (PTM), C) Pasir Nonmagnetik (PNM).
Analisis unsur dan oksida dari pasir non-magnetik (PNM) dan pasir tertarik magnet (PTM) (Tabel 1) menunjukkan komposisi yang berbeda yang mengindikasikan terjadi pemisahan. Secara umum, mineral yang mengandung unsur-unsur titanium dan besi kebanyakan berada dalam pasir yang tertarik magnet sedangkan mineral yang mengandung unsur-unsur zirkonium dan silika berada dalam material yang tidak tertarik magnet. Unsur atau oksida dari hafnium dan neodymium berada bersama dengan mineral zirkonium.
Tabel 1. Komposisi Unsur dan Oksida dari Pasir Puya (PP), Pasir Tertarik Magnet (PTM) dan Pasir Non-magnetik (PNM) berdasarkan Analisis XRF
Unsur Jumlah (%) Oksida Jumlah (%) PP PTM PNM PP PTM PNM Ti 23,932 35,558 10,8 TiO 2 25,997 39,494 11,826 Fe 16,537 30,638 5,038 Fe 2 O 3 15,09 28,308 4,682 Zr 41,003 23,349 63,98 ZrO 2 33,854 19,671 53,727 Si 8,276 2,732 11,673 SiO 2 13,817 4,576 19,826 Mn 0,774 1,665 0,235 MnO 0,64 1,395 0,198 P 1,139 1,326 1,622 P 2 O 5 1,966 2,312 2,827 Ag 1,436 1,274 0,344 Ag 2 O 1,021 0,936 0,241 Hf 1,462 0,997 1,808 HfO 2 1,097 0,751 1,388 Al 1,195 0,555 1,055 Al 2 O 3 1,821 0,838 1,656 Cr 0,333 0,531 0,266 Cr 2 O 3 0,314 0,509 0,254 Ca 0,357 0,463 0,317 CaO 0,328 0,439 0,292 Y 0,298 0,272 0,384 Y 2 O 3 0,233 0,216 0,307 V 0,105 0,216 0,073 V 2 O 5 0,114 0,239 0,083 Th 0,228 0,184 0,308 ThO 2 0,16 0,131 0,222 Zn 0,02 0,053 - ZnO 0,016 0,042 - Bi 0,019 0,029 0,014 Bi 2 O 3 0,013 0,021 0,01 Yb 0,022 0,028 0,034 Yb 2 O 3 0,016 0,020 0,025 U 0,053 0,028 0,078 U 0,033 0,018 0,049 Pb 0,008 0,013 0,006 PbO 0,006 0,009 0,004 Nd 0,471 - 0,55  Nd2O3 0,352 - 0,418
Analisis XRD dari pasir tertarik magnet (Gambar 2) memperlihatkan keberadaan mineral zirkonium silikat, ZrSiO 4 dengan puncak-puncak 2 teta yang tajam menandakan kristalinitas yang tinggi dari mineral.
Gambar 2. Difraktogram XRD dari pasir puya tertarik magnet (PTM)

## 3.2. Reaksi Fusi Alkali antara Pasir Puya dengan NaOH
Reaksi yang menggunakan basa sebagai agen dekomposisi suatu senyawa biasa disebut dengan reaksi fusi alkali ( alkali fusion) [12]. Jenis basa dan kondisi reaksi, yaitu rasio massa material dengan basa, suhu reaksi dan waktu reaksi akan mempengaruhi hasil proses fusi alkali. Mempertimbangkan komposisi mineral dalam PTM yang mengandung zirkon
— Intensitas Observasi
— Intensitas Kalkulasi
— Intensitas Background 65 15 25 35 45 55 75 2 θ ( ° )
yang  kestabilan  termal  dan  kimianya  yang  tinggi;  dan  ilmenit  yang  ketahanannya  lebih rendah  daripada  zirkon,  maka dilakukan reaksi dalam variasi suhu dan variasi rasio massa.
Pertama-tama PTM ditimbang sebanyak 10 g kemudian dimasukkan ke dalam krus, setelah itu NaOH ditimbang sesuai dengan perbandingan dan dimasukkan dalam  krus  sebagai agen dekomposisi dalam proses alkali fusion . Senyawa NaOH dipilih sebagai pereaksi basa dalam proses dekomposisi mineral karena merupakan pereaksi basa yang memiliki titik  lebur  yang  rendah  dibandingkan  basa  alkali  lainnya  dalam  satu  golongan  seperti  LiOH  dan  KOH  sehingga  dapat menghemat  energi  pada  saat  pemanasan,  dan  juga  merupakan  bahan  yang  terjangkau  dan  mudah  ditemukan  [10]. Campuran pasir dengan NaOH digerus hingga bercampur homogen sebelum direaksikan. Suhu reaksi dinaikkan bertahap setiap  200°C  dan  setiap  peningkatan,  suhu  ditahan  selama  2  jam.  Proses  ini  dilakukan  supaya  dekomposisi  mineral berlangsung secara bertahap dan menyeluruh. Reaksi yang mungkin terjadi selama proses pemanasan pasir dalam NaOH adalah
12 NaOH + 4 FeTiO 3 + O 2 → 4 Na 2 TiO 3 + 2 Na 2 Fe 2 O 4 + 6 H 2 O (1) [13] 5 Na 2 TiO 3 + H 2 O → Na 8 Ti 5 O 14 + 2 NaOH (2) [14] Na 2 TiO 3 + H 2 O → H 2 TiO 3 + 2NaOH (3) H 2 TiO 3 → TiO 2 + H 2 O (4)
ZrSiO 4 + 4NaOH  →  Na 2 ZrO 3 + Na 2 SiO 3 + 2H 2 O (5) [15] SiO 2 + 2NaOH → Na 2 SiO 3 + H 2 O (6) [16]
Selama  reaksi  diduga  mineral  ilmenit  akan  terdekomposisi  menjadi  Na 2 TiO 3 serta  Na 2 Fe 2 O 4 ,  mineral  silika  akan berubah menjadi natrium silikat Na 2 SiO 3 , sedangkan zirkon silikat akan membentuk natrium zirkonat, Na 2 ZrO 3 . Produk reaksi ini akan memiliki sifat ketahanan kimia yang berbeda dari mineral asalnya sehingga dapat dipisahkan satu sama lain melalui proses pelindian air atau asam bergantung pada reaktivitas senyawa-senyawa tersebut dalam larutan berair. Foto campuran produk reaksi dalam variasi suhu dan rasio massa terlihat berbeda, sebelum dan sesudah reaksi (Gambar 3).
Gambar 3 Foto campuran reaksi dalam variasi suhu dan rasio massa pada sebelum reaksi, sesudah reaksi dan produk setelah kering dan netral.
Pencucian campuran reaksi dengan akuades melarutkan natrium silikat dan memindahkannya ke filtrat. Pencucian dengan  akuades  kelihatannya  juga  memindahkan  ion  besi(II)  dari  campuran  reaksi  yang  terlihat  dari  air  cucian  yang berwarna hijau, dan kemudian berwarna orange kekuningan akibat oksidasi besi(II) menjadi besi(III) ketika terpapar di udara. Pencucian campuran reaksi hingga netral penting untuk memindahkan mineral terdekomposisi yang mengandung unsur-unsur  ringan  seperti  aluminium, magnesium  dan  silikon. Massa  produk  reaksi  dari  berbagai variasi kondisi  juga berbeda ditabulasi dalam Tabel 2.
Suhu ( ° C) Sebelum rekasi Setelah rekasi Produk kering dan netral
500 600 800 700
Tabel 2 . Massa Pasir Mula-mula dan Produk Reaksi dalam Variasi Suhu dan Rasio Massa Pasir:NaOH Suhu(°C) Massa Pasir Mula-mula dan Produk dalam Variasi Massa Pasir Puya:NaOH (g) 1:0.5 1:1 1:2 Mula-mula Produk Mula-mula Produk Mula-mula Produk 550 10,000 10,863 10,000 11,419 10,000 14,325 600 10,006 7,418 10,007 8,915 10,007 4,744 700 10,004 8,862 10,005 8,757 10,006 8,574 800 10,008 9,362 10,004 9,074 10,002 6,455
Pencucian campuran reaksi dari variasi kondisi  pada suhu 550°C dilakukan hingga pH cucian masih berkisar 8, namun campuran reaksi dari variasi suhu lebih tinggi dicuci hingga pH cucian menjadi netral sehingga pH produk juga netral.  Perbedaan  pencucian  ini  menyebabkan  massa  produk  berbeda,  menunjukkan  bahwa  massa  turunan  natrium hidroksida masih terdapat dalam campuran reaksi jika pencucian tidak dilakukan hingga pH netral, diperlihatkan dari massa produk-produk dari reaksi dalam 550°C lebih besar dari massa pasir mula-mula.
Produk reaksi dari variasi rasio massa PTM:NaOH, 1:1 dan 1:2 menunjukkan inkonsistensi (tidak konsisten) dalam variasi  suhu,  sedangkan  produk  dari  rasio  massa  1:0,5  menunjukkan  peningkatan  massa  produk  seiring  dengan meningkatnya suhu. Pengamatan yang paling kontras adalah pada variasi rasio massa 1:2, dimana pada suhu 600°C perolehan produk hanya 47,4%, pada suhu 800°C diperoleh 64,5% sedangkan pada suhu 700°C diperoleh 85,7%. Produk reaksi dari variasi massa 1:1 menunjukkan perolehan 87,5% hingga 90,7% pada suhu 600 – 800°C. Analisis komposisi unsur dari produk reaksi dilakukan dengan metode XRF, diperlihatkan dalam Tabel 3.
Tabel 3 . Komposisi Unsur Produk Reaksi Fusi Alkali dalam Variasi Suhu dan Rasio Massa PTM:NaOH
Unsur Jumlah (%) PTM 800 ° C 700°C 600°C 550°C 1:2 1:1 1:0,5 1:2 1:1 1:0,5 1:2 1:1 1:0,5 1:2 1:1 1:0,5 Al 0.628  1.375 1.84 0.36  0.854  0.886  0.372  0.816  1.054  1.735  7.758  3.969  0.873 Si 4.618  3.057  3.961  1.802  2.222  2.362  1.959  2.051  3.126 5.3  11.734  7.489  7.882 P 0.888  1.497  1.071  1.761  0.669  0.858  1.274  0.962  1.224  1.419  1.188  1.184  0.963 Ca 0.518  0.553  0.626  0.601  0.563  0.578  0.513  0.555  0.621  0.319  0.457  0.356 0.39 Ti 32.591  23.158  26.45  26.103  27.887  27.844  29.296  23.931  26.76  27.276  24.687  31.686  30.872 V 0.183  0.164  0.265  0.212  0.275  0.243  0.221  0.203 0.25  0.243  0.227  0.313  0.314 Mn 1.292 0.46  1.358  1.537  0.909  1.031  1.135  0.696  1.115  1.056  1.103  1.397  1.511 Fe 26.319  34.326  28.848  28.322  29.106  29.794  28.728  45.104  26.507  30.083  29.344  35.339  30.346 Zn 0.029  0.055  0.046  0.038  0.039  0.031  0.035  0.038  0.033  0.035  0.039  0.053  0.051 Y 0.163  0.145 0.15  0.203  0.121 0.14  0.166  0.092  0.191  0.139  0.187  0.165  0.257 Zr 29.954  30.612  31.999  35.395  34.075  33.375  31.944  22.657  35.725  28.877  20.403  14.793  22.717 Nb 0.03  0.035  0.043  0.034  0.046  0.045  0.038  0.044  0.054  0.041 0.04  0.062  0.053 Ag 0.74  0.639  0.864 1.16  0.826  0.756  1.524 0.94 1  1.171  1.253  1.305  1.337 Sn 0.149 0.23  0.273  0.241  0.395  0.192  0.125 0.37 0  0.301 0 0 0 Nd 0.251  0.239  0.656  0.593  0.346  0.428  0.517  0.196  0.526  0.544  0.472 0.58  0.862 Yb 0.025  0.013  0.017  0.024  0.011  0.025 0.02  0.005  0.024  0.023  0.021  0.025  0.028 Hf 1.288  0.921  1.066  1.281  1.173 1.1 1.28  0.711  1.266  1.065  0.656  0.552  0.786 Pb 0.015 0.02  0.016  0.017  0.017  0.015  0.014 0.03  0.013  0.011  0.014  0.016  0.015 Bi 0.031  0.024  0.027  0.021  0.029  0.028  0.022  0.035  0.021  0.133  0.026  0.037  0.034 Th 0.112  0.169  0.196  0.201  0.188  0.154  0.173  0.116  0.182  0.206  0.162  0.182  0.229
Analisis  XRF  produk  reaksi  fusi  alkali  memperlihatkan  perbedaan  komposisi  unsur  dalam  kondisi  yang  berbeda maupun dibandingkan dengan PTM.  Kadar Fe lebih besar dalam semua produk reaksi dibandingkan dengan sebelum reaksi yang dianalisis sebagai unsur (Tabel 3) maupun senyawa oksida (Tabel 4). Kadar besi paling tinggi diperoleh dari produk reaksi alkali fusi pada suhu 600°C dalam variasi massa PTM:NaOH, 1:2. Kadar titanium dalam produk reaksi secara keseluruhan lebih rendah daripada dalam PTM dengan kadar tertinggi terdapat dalam produk reaksi pada suhu 700°C dan rasio massa PTM:NaOH, 1:0,5. Dalam seluruh produk diperoleh kadar besi lebih tinggi daripada kadar titanium kecuali pada kondisi reaksi suhu 700°C dan rasio massa PTM:NaOH, 1:0,5, kadar titanium lebih tinggi daripada besi.
Komposisi silikon dan zirkonium juga berubah dalam produk reaksi. Kadar unsur Si paling rendah diamati dalam produk reaksi pada suhu 700°C dan 800°C pada rasio massa PTM:NaOH, 1:0,5 menandakan perlunya suhu tinggi untuk mendekomposisi mineral silika atau silikat dalam pasir puya meskipun konsentrasi NaOH dalam reaksi relatif lebih kecil. Kadar  unsur  zirkonium  dalam  hampir  seluruh  produk  reaksi  terlihat  lebih  besar  dibandingkan  dalam  PTM.  Hal  ini mengindikasikan kestabilan mineral zirkon dalam kondisi fusi alkali hingga suhu 800°C. Sebelumnya telah kami laporkan kondisi  reaksi  untuk  dekomposisi  zirkon  silikat  memerlukan  suhu  hingga  900°C  dengan  kadar  NaOH  tinggi  untuk selanjutnya memperoleh zirkon dioksida [2]. Kadar unsur hafnium diamati kecenderungannya mengikuti unsur zirkonium seperti telah diskusikan sebelumnya tentang kandungan unsur dan mineral dalam pasir puya [1].
Tabel 4 . Komposisi Senyawa Oksida dalam Produk Reaksi Fusi Alkali dalam Variasi Suhu dan Rasio Massa PTM: NaOH
Oksida Jumlah (%) Pasir Besi 800°C 700°C 600°C 550°C 1:2 1:1 1:0,5 1:2 1:1 1:0,5 1:2 1:1 1:0,5 1:2 1:1 1:0,5 Al 2 O 3 0.945  2.082  2.797  0.555  1.307  1.364 0.57  1.233  1.619  2.612  11.11  5,757  1,283 SiO 2 7.606 5.13  6.664  3.081  3.817  4.015  3.329  3.455  5.314 8.83  18,411  12,034  12,804 P 2 O 5 1.046  2.618  1.927  3.132  1.527  1.448  2.249  1.736  2.173  2.496  1,939  1,999  1,787 CaO 0.49  0.526  0.594  0.582  0.542  0.557  0.493  0.539  0.594  0.299  0.399  0.325  0.361 TiO 2 36.3  25.947  29.558  29.791  31.652  31.619  33.151  27.31  30.211  30.049  25.17  33,617  33,419 V 2 O 5 0.205  0.189  0.308  0.251  0.326  0.285  0.257  0.237  0.293  0.275  0.233  0.333  0.347 MnO 1.09 0.39  1.151  1.335  0.784 0.89  0.976 0.6  0.958 0.88  0.839  1,103  1,229 Fe 2 O 3 24.521  32.169  26.992  27.163  27.719  28.385  27.254  42.876  25.129  27.653  24,558  30,712  27,226 ZnO 0.023  0.045  0.037  0.032  0.032  0.025  0.029  0.031  0.027  0.028  0.028  0.039 0.04 Y 2 O 3 0.131  0.117  0.121  0.168  0.099  0.115  0.136  0.075  0.156 0.11  0.132  0.122  0.197 ZrO 2 25.47  26.082  27.261  31.041  29.635  29.056  27.696  19.638  30.909  24.103  15,213  11,592  18,471 Nb 2 O 5 0.027  0.032  0.038  0.031  0.042  0.042  0.035  0.041 0.05  0.037  0.032  0.052  0.045 Ag 2 O 0.54 0.47  0.633  0.866  0.614  0.562  1.131  0.706  0.738  0.849 0.85  0.926 0.96 SnO 2 0.128  0.199  0.236  0.212  0.346  0.168 0.11  0.327 0  0.257 0 0 0 Nd 2 O 3 0.192  0.183  0.504  0.466  0.269  0.334  0.402  0.153  0.409 0.41  0.325  0.415  0.635 HfO 2 0.982  0.167  0.816  1.006  0.914  0.858  0.994  0.549  0.983  0.799  0.444  0.387  0.574 PbO 0.01 0.01  0.011  0.012  0.012  0.011 0.01  0.021  0.009  0.007  0.009 0.01 0.01 Bi 2 O 3 0.022  0.704 0.02  0.015  0.021  0.021  0.016  0.025  0.016  0.014  0.017  0.025  0.023 ThO 2 0.081  0.014  0.142  0.149  0.139  0.114  0.127  0.085  0.134  0.146  0.102  0.121  0.158 Yb 2 O 3 0.018  0.122  0.012  0.018 0  0.018  0.015  0.003  0.018  0.017  0.014  0.017  0.019 Cr 2 O 3 0.171 0 0  0.093 0 0.11  0.106  0.064  0.093  0.127  0.058  0.201  0.261
Data persentase massa unsur dipelajari juga dengan membandingkan massa relatif satu unsur dengan unsur lain yang paling dominan, yaitu Fe, Ti, Zr, Si, Hf. Gambar 4 dan Gambar 5 menunjukkan rasio unsur untuk Fe/Ti, Fe/Si, Fe/Zr, Zr/Si, Zr/Ti, Zr/Hf berdasarkan persentase massa unsur maupun oksida. Gambar 4 menunjukkan perubahan rasio unsur antara PTM dengan produk reaksi fusi alkali. Perubahan nyata terlihat mulai dari variasi suhu 600, rasio massa PTM:NaOH, 1:1, dimana rasio Zr/Si dan Fe/Si meningkat dengan signifikan mengindikaskan pengurangan drastis kadar silikon setelah
reaksi  fusi  alkali  seperti  diharapkan.  Rasio  Zr/Si  paling  tinggi  diamati  pada  variasi  suhu  700°C  dengan  rasio  massa PTM:NaOH, 1:2, namun rasio ini berkurang pada saat peningkatan suhu. Pengamatan ini menandakan bahwa mineral zirkon mulai terdekomposisi pada suhu 800°C, sesuai dengan pengamatan yang telah kami laporkan sebelumnya [2]. Rasio konsentrasi unsur Fe terhadap Ti, Zr dan Si paling tinggi diamati pada suhu 600°C, rasio massa PTM:NaOH, 1:2 yang menandakan ketahanan mineral besi dalam kondisi reaksi relatif terhadap unsur-unsur lain. Rasio Fe/Ti dalam hampir semua produk reaksi berada dalam angka lebih kecil daripada 1, kecuali dalam produk reaksi pada suhu 700°C, rasio massa PTM:NaOH, 1:0,5, kadar titanium lebih besar daripada besi.
Gambar 4 .  Konsentrasi unsur-unsur  dalam  produk  reaksi  alkali  fusi  dalam variasi suhu  dan  rasio massa  PTM:NaOH, berdasarkan analisis XRF
Gambar 5 .  Rasio konsentrasi oksida dalam produk reaksi alkali fusi dalam variasi suhu dan rasio massa PTM:NaOH, berdasarkan analisis XRF
Analisis XRD produk reaksi fusi alkali pada suhu 550°C, dikalsinasi pada suhu 800°C memperlihatkan struktur amorf material dalam ketiga variasi rasio massa PTM:NaOH. Difraktogram satu produk pada rasio massa PTM:NaOH, 1:1 yang menunjukkan noise yang tinggi sebagai tanda sifat amorf material ditunjukkan dalam Gambar 6. Hal ini menunjukkan bahwa reaksi dengan basa di bawah pemanasan hingga suhu tersebut telah menyebabkan struktur mineral mulai berubah menjadi amorf.
Gambar 6 . Difraktogram XRD produk reaksi fusi pada suhu 550°C, rasio massa PTM:NaOH, 1:1
Analisis  XRD  pada  suhu  550°C,  dalam  variasi  massa  NaOH  menunjukkan  sedikit  perbedaan  jenis  mineral yang muncul  seperti  digambarkan  dalam  Gambar  7.  Produk  dari  reaksi  dengan  rasio  massa  PTM:  NaOH,  1:0,5  masih menunjukkan keberadaan zirkonium silikat namun telah muncul puncak 2 teta utama dari mineral ilmenit pada 33,075 ° . Pada variasi massa 1:2 puncak-puncak utama dari zirkonium silikat telah mulai menghilang, seiring dengan munculnya puncak utama dari hematit, Fe 2 O 3 pada 33,206 ° dan silika, SiO 2 pada 29,522 ° .
Gambar 7 . Difraktogram XRD produk reaksi pada suhu 550°C dibandingkan dengan pasir tertarik magnet (PTM)

## 4. Kesimpulan
Pasir puya yang mengandung mineral utama zirkonium silikat memiliki ketahanan tinggi secara fisika dan kimia dapat diproses melalui tahap reaksi fusi alkali sebelum dilanjutkan ke tahap pemisahan seperti pelindian atau ekstraksi. Dalam penelitian ini telah diperlihatkan bahwa reaksi fusi dengan NaOH pada suhu 550 ° C telah terjadi dekomposisi mineral. Bergantung pada target mineral yang akan dipisahkan, suhu dan variasi rasio massa pasir dengan NaOH menjadi aspek yang perlu diperhatikan. Penguraian zirkonium silikat yang ditandai dari rasio Zr/Si yang tinggi memerlukan suhu reaksi 700 ° C, dimana rasio Zr/Si paling tinggi diamati pada variasi massa PTM:NaOH, 1:2. Reaksi fusi antara pasir puya dengan NaOH pada suhu 600°C dengan variasi massa PTM:NaOH, 1:2 menghasilkan material dengan kadar unsur Fe paling tinggi relatif terhadap unsur-unsur lain. Reaksi fusi PTM dengan NaOH dengan rasio massa 1:0.5 pada suhu 700°C menghasilkan material dengan konsentrasi paling tinggi adalah unsur atau oksida titanium.
— Intensitas Observasi
— Intensitas Kalkulasi — Intensitas Background
65 15 25 35 45
55 75 2 θ ( ° ) 65 15 25 35
45 55 75 2 θ ( ° )

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  kepada  Fakultas  MIPA,  Universitas  Tanjungpura  yang  membiayai  penelitian  ini  melalui  dana  DIPA Tahun 2021.

## Daftar Pustaka
[1] Agustina  D,  Nofiani  R,  Silalahi  IH.  2021.  Komposisi  Unsur  dan  Karakteristik  Mineral  Pasir  Puya  dari  Sintang, Kalimantan Barat. Indo. J. Pure App. Chem. 4 (1), pp.11-16
[2] Senyan H, Silalahi, IH, Harlia. 2013. Pengaruh Variasi Massa Natrium Hidroksida pada Pembuatan Zirkonium Oksida dari Pasir Mineral Zirkon Asal Mandor Kabupaten Landak. Jurnal Kimia Khatulistiwa, volume 2(3): 157-162
[3] Rena, Zaharah TA, Shofiyani A. 2018. Pengaruh pH Terhadap Adsorpsi Cerium (IV) Dari Tailing Peti Menggunakan Komposit Kitosan Karbon Beads  Terikat Silang Glutaraldehid. Skripsi. Fakultas MIPA, Universitas Tanjungpura
[4] Chang LLY. 2002. Industrial mineral: Materials, Process, and Uses (Upper Saddle River, New Jersey, Prentice Hall, 2002)
[5] Sulistyo B. 2005. Pembuatan Zirkon Tetraklorida dari Pasir Zirkon dengan Proses Kering Secara Langsung. Bidang Kimia dan Proses Bahan, PTAPB, BATAN, Yogyakarta
[6] Fouda MFR, Ami RS, Saleh HI, Mousa, HA. 2010. Extraction of Ultrafine Titania from Black Sands Broaden on the Mediterranean Sea Coast in Egypt by Molten Alkalies. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 4(9), 4256- 4265 (2010)
[7] Zhang Y, Tao Q, and Zhang Y. 2009. A novel preparation of titanium dioxide from titanium slag, Hydrometallurgy, vol. 96, pp. 52 – 56
[8] Gueguin M, and Cardarelli F. 2007. Mineral Processing and Extractive Metallurgy, 28, 1-58 (2007)
[9] Setyani E, Rahman TP, Nugroho DW, Fitria SR, Irawan, Ikono R, Rochman NT, Dwandaru WSB. 2014. The Effect of Roasting Temperature at 400_C and Sulphuric Acid Concentration on TiO2 Extraction Process from Zircon Sand Ilmenite. Physics Education Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Yogyakarta State University, Yogyakarta
[10] Septawendar R, Sutardi S, Karsono, U, Sofiyaningsih N. 2016. A Low-Cost, Facile Method on Production of Nano Zirconia and Silica from Local Zircon in a Large Scale Using a Sodium Carbonate Sintering Technology: Journal of The Australian Ceramic Society, 52(2):92-102
[11] Dong W, Chu J, Li J, Qi T, Weng W. 2012. Anti-Caking in The Production of Titanium Dioxide Using Low Grade Titanium Slag Via the NaOH Molten Salt Method. Powder Technology. 232, 99-105
[12] Silva RJFD, Dutra AJB dan Afonso JC. 2012. Alkali Fusion Followed by a Two-Step Leaching of a Brazilian Zircon Concentrate. Hydrometallurgy, vol. 117-118, hal. 94-100
[13] Segado, S. S., Lahiri, A., Jha, A., 2015. Alkali roasting of bomar ilmenite: rare earths recovery and physico-chemical changes. Open Chem., 2015; 13: 270 – 278
[14] Lasheen, T. A. 2008. Soda Ash Roasting of Titania Slag Product from Rosetta Ilmenite. Hydrometallurgy, 93, 24-128 (2008)
[15] Abdelkader AM, Daher A, Kashef EE. 2007. Novel decomposition method for zircon. Department of Petroleum, Mining, and Metallurgical Engineering, Cairo University, Egypt
[16] Sari A, dan Suprapto. 2013. Studi Pengaruh Dekomposisi Pasir Besi Dengan NaOH Terhadap Pemisahan Titanium. Jurusan  Kimia,  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam,    Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  (ITS), Surabaya